Cargabilidad Transformadores de Tension

1.- SELECCIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE - 220 kV

A) Bahías de línea 220 kV

Bahía

Primario Secundario

LT 1 - Mirador 220 390 1023.48 1279.36 1000 2000

LT 2 - Mirador 220 390 1023.48 1279.36 1000 2000

B) Bahía de bancos de autotransformadores 220/60 kV - Lado 220 kV

Bahía

Primario Secundario

Banco TR1 220 180 472.38 590.47 500 1000

Banco TR2 220 180 472.38 590.47 500 1000

C) Bahía de acoplamiento - Lado 220 kV

Bahía

Primario Secundario

Acoplamiento 220 540 1417.13 1771.42 1000 2000

(*) Se considera la potencia de los 3 bancos de autotransformadores (1 banco futuro) de 180 MVA cada uno

2.- SELECCIÓN DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE - 60 kV

A) Bahías de línea 60 kV

Bahía

Primario Secundario

LT 1 - Mirones 60 64 615.84 769.80 800 1600

LT 2 - Mirones 60 64 615.84 769.80 800 1600

LT 3 - Mirones 60 64 615.84 769.80 800 1600

LT 1 - Pando 60 64 615.84 769.80 600 1200

LT 2 - Pando 60 64 615.84 769.80 600 1200

LT 1 - Tacna 60 64 615.84 769.80 600 1200

B) Bahía de bancos de autotransformadores 220/60 kV - Lado 60 kV

BahíaPrimario Secundario

Banco TR1 60 180 1732.05 2165.06 2000 2500

Banco TR2 60 180 1732.05 2165.06 2000 2500

C) Bahía de transformadores 60/20/10 kV - Lado 60 kV

Bahía

Primario Secundario

Transformador TR1 60 40 384.90 481.13 600 1200

D) Bahía de acoplamiento - Lado 60 kV

Bahía

Primario Secundario

Acoplamiento 60 120 1154.70 1443.38 2000 2500

(*) Se considera la potencia de los 3 Transformadores (2 transformadores futuros) de 40 MVA cada uno

3.- LÍMITES DEL ERROR DE CORRIENTE

Tensión(kV)

Potencia (MVA)

Corriente denominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)

Corriente nominal de los taps seleccionados

(A)

Tensión(kV)

Potencia(MVA)

Corrientenominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)


(A)

Tensión(kV)

Potencia (*)(MVA)

Corrientenominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)


(A)

Tensión(kV)

Potencia (MVA)

Corriente denominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)


(A)

Tensión(kV)

Potencia(MVA)

Corrientenominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)


(A)

Tensión(kV)

Potencia(MVA)

Corrientenominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)


(A)

Tensión(kV)

Potencia (*)(MVA)

Corrientenominal

(A)

Corriente deDiseño

(A)


(A)

De acuerdo a la norma IEC 60044-1 (Instrument transformers - current transformers), se muestra el error de corriente

asignada de los transformadores de corriente:

120% 100% 20% 5%

Transformadores de corriente para medida

0.2 0.2 0.2 0.35 0.75

0.5 0.5 0.5 0.75 1.5

1 1 1 1.5 3

Transformadores de corriente de protección

5P - 1 - -

10P - 3 - -

4.- PORCENTAJE DE CARGA DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

A continuación se muestra los cálculos del porcentaje de carga de los taps en función de la corriente nominal. Se considera que las líneas

trabajaran a un 75% de su capacidad y los transformadores a un 60% de su capacidad nominal. Así mismo, las bahías de acomplamiento

estarán en función a la cantidad de transformadores proyectados y futuros.

A) Lado 220 kV

Bahías de Línea

Corriente de diseño (100% de la potencia nominal) 1279.36 A

Corriente primaria del transformador de corriente (tap 1) 1000 A

Porcentaje de carga 127.94 %






Porcentaje de precisión 63.97 %










Bahía de Acoplamiento

Corriente de diseño (Tres bancos - 1 futuro) 1771.42 A



Corriente de diseño (2 bancos y 60% de la potencia nominal) 708.57 A



Corriente de diseño (2 bancos y 100% de la potencia nominal) 1180.94 A



B) Lado 60 kV



























Clase deprecisión

Error de corriente asignada ± en tanto por cientocon corriente asignada IN

Bahía de Autotransformador

220/60 kV

Bahía de LíneaMirones 1Mirones 2Mirones 3

Bahía de LíneaPando 1Pando 2Tacna


220/60 kV














Bahía de Acoplamiento

Corriente de diseño (3 transformadores - 2 futuros) 1443.38 A



Corriente de diseño (1 transf. y 60% potencia nominal) 288.68 A



Corriente de diseño (1 transf. y 100% potencia nominal) 481.13 A



5.- VERIFICACIÓN DEL FACTOR LÍMITE DE PRECISIÓN

El factor límite de precisión (FLP) se verifica por medio de la comparación de este con la razón entre la corriente de cortocircuito máxima

que circulará en el transformador de corriente y su corriente primaria nominal.

Carga de transformadores de corriente (Protección)

Cargas Potencia (VA)

Controlador de bahía 0.25

Protección Principal 0.50

Protección Respaldo 0.50

Registrador de Fallas 0.25

Potencia de Cables 1.50 (Sección 4mm², Longitud 130m)

Total 3.00

Para el cálculo, asumimos una carga de 5VA, mediante la siguiente formula se obtiene la impedancia de la carga que alimenta el

transformador de corriente:

P = Z x I²

P = 5 VA

I = 1 A (Corriente del devanado secundario del TC)

Z = 5 Ω

5.1.- Bahía Línea 220 kV

A) Caso 1:

Considerando para el transformador de corriente:

Burden 15 VA

Clase de Precisión 5P20 -

Resistenca interna 10 Ω

Para una carga de 5VA, obtenemos que la tensión de saturación es:

VS = 20 x (1A) x (10 Ω + 5 Ω)

VS 300 V

Ahora para la carga propuesta de 15 VA

VS = 20 x (1A) x (10 Ω + (15/1^2) Ω)

VS 500 V

Entonces:

20 300 VFS 500 V

FS = 500 x 20 / 300

FS 33.33

Donde:

FS Factor de saturación que puede soportar el burden de 15VA


220/60 kV

Bahía de Transformador 60/20/10

kV

Por lo tanto, para los núcleos seleccionados tenemos:

1000 33.33 33.3331.5

2000 33.33 66.67

B) Caso 2:

Considerando:

Burden 20 VA



Para la carga propuesta de 20 VA

VS = 20 x (1A) x (10 Ω + (20/1^2) Ω)

VS 600 V

Como la carga se mantiene constante, tenemos:

20 300 VFS 600 V

FS = 600 x 20 / 300

FS 40.00

Donde:



1000 40.00 40.0031.5

2000 40.00 80.00

C) Caso 3:

Considerando:

Burden 15 VA



Para una carga de 5VA, obtenemos que la tensión de saturación es:

VS = 30 x (1A) x (10 Ω + 5 Ω)

VS 450 V

Ahora, para la carga propuesta de 15 VA

VS = 30 x (1A) x (10 Ω + (15²/1) Ω)

VS 750 V

Entonces:

30 450 VFS 750 V

FS = 750 x 30 / 450FS 50.00

Donde:



Corriente primaria delos taps (A)

Factor de Saturación

Corriente límite de precisión asignada

(kA)

Corriente de cortocircuito

(kA)




(kA)


(kA)




(kA)


(kA)

1000 50.00 50.0031.5

2000 50.00 100.00

5.2.- Bahía de Autotransformador 220 kV - Lado 220 kV

Considerando los factores calculados en el punto 5.1 tenemos los siguientes valores

Clase de Precisión Burden Factor de Saturación

5P20 15500 33.33 16.67

31.51000 33.33 33.33

5P20 20500 40.00 20.00

31.51000 40.00 40.00

5P30 15500 50.00 25.00

31.51000 50.00 50.00

5.3.- Bahía de Acoplamiento 220 kV



5P20 151000 33.33 33.33

31.52000 33.33 66.67

5P20 201000 40.00 40.00

31.52000 40.00 80.00

5P30 151000 50.00 50.00

31.52000 50.00 100.00

5.4.- Bahía Línea 60 kV - Transformador 60/20/10 kV



5P20

15800 33.33 26.67

31.51600 33.33 53.33

15600 33.33 20.00

31.51200 33.33 40.00

5P20

20800 40.00 32.00

31.51600 40.00 64.00

20600 40.00 24.00

31.51200 40.00 48.00

5P30

15800 50.00 40.00

31.51600 50.00 80.00

15600 50.00 30.00

31.51200 50.00 60.00

5.5.- Bahía de Autotransformador 220 kV - Lado 60 kV y Acoplamiento



5P20 152000 33.33 66.67

31.52500 33.33 83.33

5P20 202000 40.00 80.00

31.52500 40.00 100.00

5P30 152000 50.00 100.00

31.52500 50.00 125.00

6.- CONCLUSIONES

- La relación de transformación de los transformadores multitaps para las bahías de líneas y acoplamiento en 220 kV es:1000-2000/1/1/1/1A con una clase de precisión de 5P30 y un Burden de 15VA

- La relación de transformación de los transformadores multitaps para las bahías de los autotransformadores en 220 kV es:500-1000/1/1/1/1A con una clase de precisión de 5P30 y un Burden de 15VA

- La relación de transformación de los transformadores multitaps para las bahías de líneas y acoplamiento en 60 kV serán:800-1600/1/1/1/1A con una clase de precisión de 5P30 y un Burden de 15VA


Corriente límite de precisión

asignada (kA)


(kA)



asignada (kA)


(kA)



asignada (kA)


(kA)



asignada (kA)


(kA)

600-1200/1/1/1/1A con una clase de precisión de 5P30 y un Burden de 15VA

- La relación de transformación de los transformadores multitaps para las bahías de los autotransformadores yacoplamiento en 60 kV

2000-2500/1/1/1/1A con una clase de precisión de 5P30 y un Burden de 15VA

- La relación de transformación de los transformadores multitaps para las bahías de los transformadores en 60 kV es:600-1200/1/1/1/1A con una clase de precisión de 5P30 y un Burden de 15VA

- La corriente límite de precisión asignada es mayor que la corriente de cortocircuito (31,5 kA). Por lo tanto, se garantiza

que los transformadores de corriente operarán dentro del 5% de precisión indicada

A)

Núcleo Cable de Alimentación - Cu Equipo a Alimentar Potencia del TC Cargabilidad

N Descripción (V) (V) (V)

1 130 4 56 #REF! Controlador de bahía 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

2 130 4 56 #REF! Prot. 50, 51, 50N, 51N, 98, 86 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

3 130 4 56 #REF! Prot. 87B, 50BF, 98, 86 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

4






4

B)



1

2 130 4 56 #REF! Prot. Principal 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

3 130 4 56 #REF! Prot. Respaldo 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

4 130 4 56 #REF! Prot. 87B 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!



1




VNUCLEO (con In)

VNUCLEO (con Icc) VSAT

L(m)

Sección(mm²)

Conductividad(m/Ohm x mm²)

PotenciaVA

PotenciaVA

Potencia (VA)del núcleo

Potencia (VA)del TC nominal

Potencia (VA)Total nominal

Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

C)



1






1




60 kV

A)






4






4

B)

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado



1 130 4 56 #REF!






1 130 1 4 56 #REF!

2 130 1 4 56 #REF! Prot. Principal 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

3 130 1 4 56 #REF! Prot. Respaldo 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

4 130 1 4 56 #REF! Prot. 87B 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

VNUCLEO (con In)


L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)

Resistencia cable(Ω/km)

PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

C)

Núcleo

Cable de Alimentación - Cu Equipo a Alimentar Potencia del TC Cargabilidad

Descripción (V) (V) (V)

1 120 1 4 5.41 1.30 Medicion 0.40

2 120 1 4 5.41 1.30 Protección Principal 0.50 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

3 120 1 4 5.41 1.30 0.75 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

4 120 1 4 5.41 1.30 0.50 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

Núcleo



1 120 1 4 5.41 1.30

2 120 1 4 5.41 1.30 Prot. Principal 0.75 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

3 120 1 4 5.41 1.30 Prot. Respaldo 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

4 120 1 4 5.41 1.30 Prot. 87B 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

Núcleo



1 120 1 4 5.41 1.30

2 120 1 4 5.41 1.30 Prot. Principal 0.75 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

3 120 1 4 5.41 1.30 Prot. Respaldo 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!

4 120 1 4 5.41 1.30 Prot. 87B 0.5 #REF! 15 #REF! #REF! #REF! #REF! #REF!



1 130 4 56 #REF!




VNUCLEO (con In)


L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

Bahia de Linea 220 kV

Protección Secundaria yUnidad de Adquisicion de fallas

Unidad de Adquisicion de DatosProtección diferencial de Barras yrele diferencial de barra

VNUCLEO (con In)


L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

Bahia de Transformacion

220 kV

VNUCLEO (con In)


L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

Bahia de Acoplamiento

220 kV

VNUCLEO (con In)


L(m)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




Con VAindicado

Núcleo

Cable Equipo a Alimentar

Descripción

1 120 1 4 5.41 1.298 Medidor 0.40

2 120 1 4 5.41 1.298 0.75

1 120 1 4 5.41 1.298 Medidor 0.40

2 120 1 4 5.41 1.298 0.75

1 120 1 4 5.41 1.298 Medidor 0.40

2 120 1 4 5.41 1.298 Protección Principal , secundaria 0.75

L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA

Bahia de Linea 220 kV Protección Principal y secundaria

Unidad de Registrador de fallas

Bahia de Transformación

220 kV Protección Principal y secundaria Unidad de Registrador de fallas

Bahia de Acoplamiento 220 kV

Total Calculado Total Secundario Cargabilidad Regulación (VA) (VA) %

Núcleo 1 1.37 30 4.58% 0.0614

Núcleo 2 1.72 30 5.75% 0.0771

Núcleo 1 1.37 30 4.58% 0.0614

Núcleo 2 0.00 30 0.00% 0.0000

Núcleo 1 1.37 30 4.58% 0.0614

Núcleo 2 1.72 30 5.75% 0.0771

Resistencia del Cable Ω /km : 5.41Tensión nominal del secundario del transformador (Vs) : 110


Núcleo 1 1.37 30 4.58% 0.0614

Núcleo 2 1.72 30 5.75% 0.0771

Núcleo 1 1.37 30 4.58% 0.0614

Núcleo 2 - - - -

Núcleo 1 1.37 30 4.58% 0.0614

Núcleo 2 1.72 30 5.75% 0.0771


Bahia de Linea

220 kV


220 kV


220 kV



60 kV


60 kV


Barra 220 kV.Núcleo 1 - - - -

Núcleo 2 1.7238 30 5.75% 0.0771



Barra 60 kV.Núcleo 1 - - - -

Núcleo 2 1.72 30 5.75% 0.0771


Núcleo


Descripción

1 120 1 4 5.41 1.298 Medicion 0.40

2 120 1 4 5.41 1.298 Protección Principal 0.50

3 120 1 4 5.41 1.298 0.75

4 120 1 4 5.41 1.298 0.50

Núcleo


Descripción

1 120 1 4 5.41 1.298 Medicion 0.40

2 120 1 4 5.41 1.298 0.50

3 120 1 4 5.41 1.298 0.75

4 120 1 4 5.41 1.298 0.50

Núcleo


Descripción

1 - - - - - - -

2 120 1 4 5.41 1.298 Protección Principal 0.75

3 120 1 4 5.41 1.298 0.50

4 - - - - - - -

L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA




L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA


220 kV

Protección PrincipalUnidad de Adquisicion de fallas



L(m)

Ic(A)

Sección(mm²)


PotenciaVA

PotenciaVA

Bahia de Acoplamiento 220 kV Protección Secundaria y

Unidad de Adquisicion de fallas

Características de los transformadores de corriente

Tensión asignada 220 kV 138 kVProtección Medición Protección

Relación de Transformación 2000-1000-500/1A 2000-1000-500/1A 1200-600/1AClase de precisión 5P 0.2 5PFactor límite de precisión (FLP) 20 - 20Potencia de precisión (VA) 30 30 30

138 kV 22,9 kVMedición Protección Medición

1200-600/1A1000-500/1A1000-500/1A0.2 5P 0.2

- 20 -30 30 30

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Cargabilidad Transformadores de Tension